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Fısica de Partıculas
Aula 5Grupos e Simetrias
Jorge C. RomaoInstituto Superior Tecnico, Departamento de Fısica & CFTP
A. Rovisco Pais 1, 1049-001 Lisboa, Portugal
2014
Sumario da Aula
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 2
❐ Simetrias, Grupos e Leis de Conservacao
❐ Momento Angular
❐ Spin 1/2
❐ Adicao de momentos angulares
❐ Simetrias Internas
❐ Simetrias Discretas
◆ Paridade
◆ Conjugacao de carga
◆ Inversao no tempo
◆ Teorema TCP
Simetrias, Grupos e Leis de Conservacao
Sumario
Simetrias
•Teorema Noether
•Grupos
•Grupos em Fısica
• Algebras
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 3
- 4 - 2 2 4x
- 0.5
0.5
f @ x D
Figure 1: Funcao ımpar
Trata-se duma funcao ımpar. Como tal, sem mais, podemos fazer variasafirmacoes sem efetuar qualquer calculo,
(f(−x))4= (f(x))
4,
∫ 3
−3
f(x)dx = 0,
∫ 5
−5
[f(x)]2dx = 2
∫ 5
0
[f(x)]2dx
Teorema de Noether
Sumario
Simetrias
•Teorema Noether
•Grupos
•Grupos em Fısica
• Algebras
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 4
❐ A importancia das simetrias em relacao com as leis de conservacao vem doTeorema de Noether.
❐ O teorema diz que para cada simetria contınua ha uma lei de conservacao.
❐ Os exemplos mais importantes estao na Tabela 1.
Simetria Lei de conservacao
Translacao no tempo EnergiaTranslacao no espaco Momento linearRotacao Momento angularSimetria de gauge Carga
Table 1: Teorema de Noether: Simetrias e leis de conservacao
Gupos de Simetria
Sumario
Simetrias
•Teorema Noether
•Grupos
•Grupos em Fısica
• Algebras
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 5
❐ Ate agora falamos de simetrias duma maneira intuitiva e nao muito precisa.
❐ Mais rigorosamente uma simetria e uma operacao que deixa um sistemainvariante.
A
B Ca
c b
Figure 2: Simetrias do triangulo equilatero.
❐ As simetrias sao as reflexoes em torno dos eixos a, b e c, e as rotacoes de 120◦
no sentido dos ponteiros dos relogios e no sentido contrario. Designamos essasoperacoes por Ra, Rb, Rc, R+ e R−, respetivamente. Ha ainda a operacao denao fazer nada que designamos por identidade I.
Gupos de Simetria
Sumario
Simetrias
•Teorema Noether
•Grupos
•Grupos em Fısica
• Algebras
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 6
❐ Estas seis operacoes sao todas as operacoes de simetria do triangulo equilateroe forma aquilo a que os matematicos chamam um grupo.
❐ Um conjunto de operacoes forma um grupo se tiver as seguintes propriedades:
1. Se dois elementos Ri e Rj estao no conjunto, entao a aplicacao sucessivaRjRi tambem pertence ao conjunto. (Fecho)
2. Existe um elemento designado por identidade tal que IRi = RiI = Ri
para todos os elementos do conjunto
3. Para cada elemento do conjunto, Ri, existe um inverso, designado porR−1
i tal que RiR−1
i = R−1
i Ri = I.
4. A propriedade de associatividade e verificada, isto e,Ri(RjRk) = (RiRj)Rk.
❐ Em geral RiRj 6= RjRi. Se RiRj = RjRi para todos os elementos do grupo ogrupo designa-se por abeliano. Caso contrario por nao-abeliano. Veremos queambos sao importantes na descricao das simetrias das interacoes fundamentais.
Grupo de simetrias do triangulo equilatero
Sumario
Simetrias
•Teorema Noether
•Grupos
•Grupos em Fısica
• Algebras
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 7
❐ E facil de ver que o conjunto de simetrias do triangulo equilatero,I, R+, R−, Ra, Rb, Rc forma um grupo.
❐ Tabela de multiplicacao do grupo de simetrias do triangulo equilatero
I R+ R− Ra Rb Rc
I I R+ R− Ra Rb Rc
R+ R+ R− I Rb Rc Ra
R− R− I R+ Rc Ra Rb
Ra Ra Rc Rb I R− R+
Rb Rb Ra Rc R+ I R−
Rc Rc Rb Ra R− R+ I
❐ Notar que se trata dum grupo nao abeliano pois, por exemplo,
RaRb 6= RbRa
Grupos em Fısica
Sumario
Simetrias
•Teorema Noether
•Grupos
•Grupos em Fısica
• Algebras
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 8
Os grupos mais importantes em fısica sao os grupos de matrizes
1. U(n)Grupo das matrizes unitarias n× n, isto e U
−1 = (UT )∗ = U†.
2. SU(n)Sao os subgrupos dos grupos unitarios com detU = 1. Os exemplos maisimportantes sao SU(2) e SU(3).
3. O(n)Grupo das matrizes ortogonais n× n, isto e O
−1 = OT . O grupo de Lorentz,
e um grupo de rotacoes num espaco pseudo-euclidiano e designa-se porO(3, 1) onde 3, 1 diz respeito aos sinais da metrica pseudo-euclidiana.
4. SO(n)Subgrupo de O(n) com detO = 1. O exemplo mais importante e o grupo dasrotacoes SO(3).
Algebras
Sumario
Simetrias
•Teorema Noether
•Grupos
•Grupos em Fısica
• Algebras
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 9
❐ Para grupos de simetrias contınuos tem particular importancia astransformacoes infinitesimais. Estas sao expressas em termos dos geradores daalgebra do grupo.
❐ A algebra e definida pelas relacoes de comutacao dos geradores. Em mecanicaquantica estes geradores correspondem a operadores como por exemplo, omomento angular e o spin, para dar dois exemplos importantes.
❐ Assim os geradores da algebra do grupo das rotacoes SO(3), sao osoperadores do momento angular, com a algebra,
[Li, Lj ] = i ǫijk Lk
❐ O mesmo se passa para o spin, a que correspondem as matrizes de Pauli, coma algebra do grupo SU(2),
[σi
2,σj
2
]
= i ǫijkσk
2
❐ Vemos assim que as algebras de SO(3) e SU(2) sao identicas e portantoestudando uma estudamos a outra. Em fısica e usual ser pouco cuidadoso econfundir a algebra com o grupo e vice-versa.
Momento Angular
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 10
❐ Como vimos a conservacao de momento angular esta relacionada com asimetria para rotacoes.
❐ Em fısica classica nao ha qualquer restricao a medicao simultanea de todas ascomponentes de ~L = ~r × ~p e os valores possıveis sao contınuos.
❐ Em mecanica quantica, usando a relacao fundamental,
[xi, pj ] = i h δij ⇒ [Li, Lj ] = i ǫijk Lk
e portanto nao podemos medir simultaneamente duas componentes de ~L.
❐ Se definirmos o quadrado do momento angular
L2 ≡ L2x + L2
y + L2z ,
podemos mostrar que L2, Lz, comutam simultaneamente entre si,
[L2, Lz] = 0
e portanto podemos medir simultaneamente L2 e uma das componentes, quetradicionalmente se toma como Lz.
Momento Angular
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 11
❐ A outra diferenca para a mecanica classica e que os valores sao discretos.
❐ Mais precisamente,
L2Ylml(θ, φ) =h2 l(l + 1)Ylml
(θ, φ)
LzYlml(θ, φ) =hml Ylml
(θ, φ) .
❐ Com l,ml tomando os valores
l = 0, 1, 2, 3, . . . , ml = −l,−l + 1,−l + 2, . . . , 0, . . . , l − 1, l
❐ Notar ainda que
l∑
ml=−l
ml = 2l + 1
Spin 1/2
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
•Rotacoes
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 12
❐ Na Natureza o spin 1/2 e o mais importante. De facto todos os quarks eleptoes tem spin 1/2, dizemos que sao fermioes.
❐ Uma partıcula com s = 1/2 pode ter duas projecoes de spin, ms = ±1/2. Havarias notacoes para descrever esta situacao, por exemplo |↑〉 e |↓〉. A maisconveniente e em termos de vetores colunas com duas componentes,
∣
∣
∣
∣
1
2,1
2
⟩
=
[
10
]
,
∣
∣
∣
∣
1
2,−
1
2
⟩
=
[
01
]
❐ A importancia destes estados resulta do facto de eles serao os estados propriosde Sz. De facto definindo o spin atraves da relacao usual,
~S =h
2~σ
onde σi sao as matrizes de Pauli, obtemos,
Sz
[
10
]
=h
2
[
10
]
, Sz
[
01
]
= −h
2
[
01
]
Spin 1/2
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
•Rotacoes
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 13
❐ Um estado arbitrario de spin pode portanto ser escrito na forma,
[
αβ
]
= α
[
10
]
+ β
[
01
]
❐ A condicao de normalizacao e |α|2 + |β|2 = 1,
❐ De acordo com as regras basicas da MQ, devemos ter que a probabilidadeduma medida de Sz dar +h/2 e |α|2 enquanto que a probabilidade de dar−h/2 e |β|2.
Rotacao de spinores
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
•Rotacoes
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 14
❐ Sabemos da fısica elementar que escalares (spin 0) nao se transformam numarotacao e que vetores (spin 1) se transformam como as coordenadas no espacoa 3 dimensoes.
❐ A questao que se poe e como se transformam os objetos de spin 1/2, osspinores? A resposta, que nao demonstraremos aqui, e
[
α′
β′
]
= U(~θ )
[
α
β
]
onde U(~θ) = e−i
2~θ·~σ
❐ O vetor ~θ aponta na direcao do eixo de rotacao e o seu modulo e o angulo derotacao. U(~θ ) e uma matriz unitaria de determinante 1, pelo que o conjuntode todas as rotacoes forma o grupo SU(2).
❐ Dizemos que os spinores estao na representacao a duas dimensoes do grupo,enquanto que os escalares na representacao uni-dimensional e os vetores narepresentacao a tres dimensoes. Os diferentes spins correspondem arepresentacoes do grupo SU(2) ou SO(3) que, como vimos tem a mesmaalgebra.
Adicao de momentos angulares
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 15
❐ Vimos numa aula anterior que o estado do eletrao pode ser descrito por doismomentos angulares, ~L (momento angular orbital) e ~S (spin). Em muitasaplicacoes e importante definir o chamado momento angular total,
~J ≡ ~L+ ~S , [~L, ~S] = 0
❐ Que ~J e um momento angular e facil de ver pois obedece a algebra usual
[Jx, Jy] = ihJz, [Jy, Jz] = ihJx, [Jz, Jx] = ihJy
como facilmente se mostra usando as definicoes anteriores.
❐ Quais os valores possıveis para ~J? Esta fora do ambito deste curso introdutoriofazer uma apresentacao completa da teoria do momento angular. Os resultadossao no entanto simples de apresentar e serao relevantes para a compreensao daestrutura dos atomos e moleculas e de muitas questoes em fısica de partıculas.Vamos apresenta-los sob a forma de teoremas, sem demonstracao:
Teoremas da adicao de momentos angulares
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 16
Teorema 1 Seja um operador ~J que obedece a algebra do momento angular.
Entao os valores proprios de J2 = ~J · ~J e Jz sao
J2 = j(j + 1)h2 , Jz = mj h
em que j e um inteiro ou semi-inteiro e mj toma os (2 j + 1) valores
mj = −j,−j + 1, ..., j − 1, j .
Teorema 2 Seja ~J = ~J1 + ~J2 o momento angular correspondente a soma de dois
momentos angulares com valores j1 e j2. Entao o valor j correspondente a ~J pode
tomar os valores
|j1 − j2| ≤ j ≤ j1 + j2 .
Teorema 3 Seja ~J = ~J1 + ~J2. Entao o numero de valores possıveis de mj
obedece a relacao
j1+j2∑
|j1−j2|
(2 j + 1) = (2 j1 + 1) (2 j2 + 1) .
Simetrias Internas
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 17
❐ Na descricao das partıculas elementares e das suas interacoes desempenhamum papel muito importante simetrias que atuam num espaco com graus deliberdade internos e por isso ficaram designadas por simetrias internas.
❐ O melhor exemplo continua a ser o isospin. Ao observar que as massas doprotao e nucleao eram quase iguais, Heisenberg propos que eles seriam doisestados duma entidade designada por nucleao e que a diferenca de massa seriaresultado do facto duma ter carga e a outra nao, portanto devida as interacoeseletromagneticas. Tal como para o spin escrevıamos o nucleao,
N =
[
α
β
]
com p =
[
10
]
, n =
[
01
]
❐ Por analogia com o spin, introduzimos o isospin (nao tem dimensoes)
~I =1
2~σ
e portanto o protao tem isospin +1/2 enquanto que o neutrao tem −1/2.
Simetrias internas
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
Jorge C. Romao FP-2013 – 18
❐ Ate aqui isto e apenas notacao. As consequencias resultam de dizer que asinteracoes fortes sao invariantes para o grupo SU(2) do isospin. Pelo teoremade Noether resulta que o isospin e conservado nas interacoes fortes e isso temconsequencias experimentais.
❐ Esta simetria foi passada para os quarks, com os quarks u e d a terem asmesmas propriedades do protao e neutrao respetivamente. A descoberta daestranheza e do quark s levou a aumentar o grupo de simetria de SU(2) paraSU(3)
❐ Nao confundir este SU(3) com o SU(3)c da cor da cromodinamica quantica.Por vezes designa-se a simetria entre os diferentes tipos de quark comoSU(3)f de flavour, sabor em ingles.
❐ Na proxima aula verao como estes conceitos foram aplicados na construcao domodelo de quarks, o chamado Eightfold Way.
Paridade
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
•Paridade
•Conjugacao Carga
•CP
•TCP
Jorge C. Romao FP-2013 – 19
Ate 1957 todos os fısicos acreditavam que todas as leis da Natureza eraminvariantes para reflexoes no espelho, tal como indicado na figura
Figure 3: Reflexao no plano xz e inversao ~r → −~r
As duas operacoes diferem somente por uma rotacao (de 180◦ em torno do eixodos y neste caso) e se a teoria for invariante para rotacoes, como usualmente (asrotacoes sao parte do grupo de Lorentz da relatividade restrita), nao ha diferencaentre as duas.
Paridade
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
•Paridade
•Conjugacao Carga
•CP
•TCP
Jorge C. Romao FP-2013 – 20
❐ Designamos esta operacao por Paridade e o respetivo operador por P .Devemos entao ter para vetores,
P (~r) = −~r, P (~p) = −~p, P ( ~E) = − ~E, P ( ~A) = − ~A
isto e os vetores mudam de sinal como as coordenadas.
❐ No entanto das relacoes anteriores resulta que
P (~L) = P (~r × ~p) = ~L, P ( ~B) = P (~∇× ~A) = ~B
isto e, apesar do nome usual, o momento angular e o campo magnetico naosao verdadeiros vetores. Sao designados por pseudo-vetores.
❐ Nao podemos somar vetores com pseudo-vetores. Podemos verificar que, porexemplo a forca de Lorentz e um verdadeiro vetor pois
P (~F ) = P(
q( ~E + ~v × ~B))
= −~F
pois ~B e um pseudo-escalar mas o produto externo recupera o carater vetorial.
Paridade
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
•Paridade
•Conjugacao Carga
•CP
•TCP
Jorge C. Romao FP-2013 – 21
❐ De igual forma ha duas especies de escalares, os escalares propriamente ditosque nao mudam de sinal, como
P (~r · ~r) = ~r · ~r
e os pseudo-escalares que mudam, como por exemplo
P ( ~E · ~B) = − ~E · ~B .
❐ Se aplicarmos P duas vezes voltamos ao inicio, e portanto
P 2 = I valores proprios sao ±1
o que indica que o grupo da paridade tem so dois elementos, I e P .
❐ De acordo com as regras de QFT, a paridade dos bosoes deve ser igual a dassuas antipartıculas enquanto que os fermioes tem paridade oposta a dos seusanti-fermioes. Nao sendo nulo o momento angular, o resultado geral e,
P = P1P2(−1)l
o que da (−1)l para sistemas de bosao-anti-bosao e (−1)l+1 para sistemas defermiao-antifermiao. Para completar esta enumeracao o fotao, descrito pelopotencial vetor, deve ter P (γ) = −1.
A descoberta da violacao da Paridade
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
•Paridade
•Conjugacao Carga
•CP
•TCP
Jorge C. Romao FP-2013 – 22
❐ As interacoes fortes e eletromagneticas eram conhecidas serem invariantes paratransformacoes de paridade, e toda a gente pensava que isso seria uma regrageral, incluindo as interacoes fracas.
❐ Contudo em 1956 havia um puzzle, conhecido pelo puzzle τ − θ. Dois mesoesde spin zero e com a mesma massa tinham os seguintes decaimentos,
θ+ → π+ + π0, P = (−1)2 = +1
τ+ → π+ + π0 + π0, P = (−1)3 = −1
Assim a unica diferenca entre elas era a paridade assumindo que esta eraconservada.
❐ Como os tempos de vida media eram muito diferentes, sendo o decaimento emtres pioes muito mais lento, Lee e Yang propuseram que o primeiro decaimentoera devido a interacoes fortes e conserva a paridade, enquanto que o segundoera devido as interacoes fracas e nao conservava a paridade.
❐ Ao buscarem na literatura verificaram que nao havia prova que as interacoesfracas conservam de facto a paridade como era assumido. Propuseram entaouma experiencia que foi levada a cabo por Wu em 1957.
Experiencia de Wu
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
•Paridade
•Conjugacao Carga
•CP
•TCP
Jorge C. Romao FP-2013 – 23
❐ Consistia em observar os eletroes do decaimento
60Co(JP = 5+) → 60Ni(JP = 4+) + e+ νe
com o spin dos nucleos de cobalto alinhado, digamos na direcao positiva doeixo dos z.
❐ A experiencia mostrou que os eletroes eram sempre produzidos na direcaooposta ao do spin do nucleo. Como a diferenca de spin e uma unidade, osspins do eletrao e anti-neutrino devem estar alinhados para somar a unidadeque falta.
❐ O resultado da experiencia quer dizer que o anti-neutrino tem sempre o seuspin alinhado com a direcao do movimento (helicidade positiva) e que o eletraoe produzido na direcao contraria ao seu spin (helicidade negativa).
❐ Como se sabia do eletromagnetismo que o eletrao podia ter as duashelicidades, devia ser o anti-neutrino que so podia ter helicidade positivadevendo a sua antipartıcula, o neutrino, ter sempre helicidade negativa. Comoos neutrinos so participam da interacao fraca, esta devia violar a paridade.Muitas experiencias desde essa altura confirmaram ser esse o caso.
Conjugacao de Carga
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
•Paridade
•Conjugacao Carga
•CP
•TCP
Jorge C. Romao FP-2013 – 24
❐ A conjugacao de carga C transforma os estados de uma partıcula na suaantipartıcula, deixando as coordenadas e o spin sem alteracao. Muda assim osinal dos numeros quanticos aditivos, como a carga, numero barionico etc.Como C2 = I os seus valores proprios so podem ser ±1.
❐ So partıculas completamente neutras podem ser estado proprios do operadorC. Estas sao o fotao e alguns mesoes neutros como o π0. Como o fotao e oquanta do campo eletromagnetico deve mudar de sinais se mudarmos todas ascargas que lhe dao origem devemos ter para o fotao C = −1. Do decaimento,
π0 → γ + γ
devemos ter C(π0) = +1. Pode-se mostrar que para um sistema departıcula-antipartıcula (pp) com spin total s e momento orbital l temos
C(pp) = (−1)l+s .
❐ A conjugacao de carga e uma simetria das interacoes eletromagnetica e forte,mas nao das interacoes fracas, pois quando aplicado a um neutrino esquerdo(helicidade negativa) produz um anti-neutrino esquerdo (a helicidade nao ealterada pela operacao) e esta partıcula nao existe na Natureza.
Violacao de CP
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
•Paridade
•Conjugacao Carga
•CP
•TCP
Jorge C. Romao FP-2013 – 25
❐ Embora C, e P nao sejam simetrias das interacoes fracas, verifica-se que oproduto CP e quase uma simetria das interacoes fracas.
❐ No exemplo anterior se depois de aplicar C ao anti-neutrino aplicarmos Pinvertemos a helicidade e temos um neutrino esquerdo como existem naNatureza. No entanto verificou-se experimentalmente em 1964 no sistema
K0K0que isto nao era o caso e que havia uma violacao pequena de CP.
❐ Mas recentemente este resultado foi confirmado noutro sistema, como o
B0B0. E portanto um resultado que tem de ser incorporado na teoria das
interacoes fracas.
❐ Voltaremos a este assunto no final do semestre.
Inversao no Tempo e o teorema TCP
Sumario
Simetrias
Momento Angular
Spin 1/2
Adicao ~J = ~L + ~S
Simetrias Internas
Simetrias Discretas
•Paridade
•Conjugacao Carga
•CP
•TCP
Jorge C. Romao FP-2013 – 26
❐ A terceira simetria discreta do espaco-tempo e a chamada inversao no tempo,designada pelo operador T . Classicamente as equacoes fundamentais doeletromagnetismo e da mecanica sao invariante se mudarmos o sinal do tempo.Se virmos o filme ao contrario nao damos por isso. Ao nıvel da fısica quantica,as interacoes fortes e eletromagneticas tem esta simetria, mas as interacoesfracas poderiam nao ter.
❐ As experiencias para esclarecer esta questao sao muito complicadas, pois nao epossıvel usar colisoes. O melhor que podemos fazer e medir quantidades quedeveriam ser nulas se a inversao no tempo fosse uma boa simetria da teoria.Os candidatos sao por exemplo a medicao do momento dipolar eletrico doeletrao e neutrao, para os quais so existem neste momento limites
dn < 6× 10−26 e cm, de < 1.6× 10−27 e cm
❐ Existe em TQC um teorema que diz que o produto das tres operacoes TCPdeve ser conservado. Ainda nao foi encontrada qualquer prova que nao everdade. Se o tomarmos como certo, sabendo que o produto CP nao ecompletamente conservado (violacao de CP ), entao T tambem devera ter amesma violacao.